JP6427885B2

JP6427885B2 - 構造体の製造方法

Info

Publication number: JP6427885B2
Application number: JP2014013590A
Authority: JP
Inventors: 祐樹有塚; 尚子中田; 伊藤　公夫; 公夫伊藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP2015141986A

Description

本発明は、構造体の製造方法に関する。

微細パターン形成技術として注目されている、室温ナノインプリントリソグラフィー技術については、特許文献１に開示されている。ＳＯＧ（Spin-On-Glass）等の材料と溶剤を含む塗布剤を基板表面に塗布して塗布膜を形成した後、溶剤が揮発し硬化が完了する前に塗布膜にモールドでインプリントし、その後、モールドを塗布膜から離間することでナノ精度のＳｉＯ_２微細パターンを形成することができる。

また、溶剤吸収性を有するポリジメチルシロキサン（以下、「ＰＤＭＳ」と称する。）製のモールドを用いてＳＯＧ材料にインプリントを行い、モールド側に塗布膜に含まれる溶剤を吸収させて、パターンを形成する技術も、非特許文献１に開示されている。

特開２００３−１００６０９号公報

"Room-Temperature Nanoimpringing Using Liquid-Phase Hydrogen Silsesquioxane with Hard Poly (dimethylsiloxane) Mold, Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 06GL 13 (5 pages).

しかしながら、溶剤をモールド側に吸収させるには時間がかかるという問題があった。

本発明は、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮することを目的とする。

本発明の一実施の形態は、基材に、無機材料と溶剤とを含有する塗布剤を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜と、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有するモールドとを接触させる工程と、減圧下で前記塗布膜を前記基材と前記モールドとの間に介在させた状態とし、前記溶剤を減少させて前記塗布膜を硬化させる工程と、を有することを特徴とする構造体の製造方法である。

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記基材が溶剤吸収性を有していてもよい。

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記無機材料は、シロキサンポリマーであっても良い。

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記モールドは、ポーラス構造を有する樹脂であることが好ましい。

本発明によれば、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮することができる。

本発明の一実施の形態による構造体の製造工程を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態による構造体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、無機材料と溶剤を含む塗布剤を塗布膜として基板に塗布し、溶剤吸収性のあるモールドを用いて塗布膜を成形する工程を例にして説明する。

図１は、本実施の形態による構造体の製造方法の要部工程を示す工程図である。
図１（ａ）に示すように、基材１上に無機材料と溶剤を含む塗布剤を塗布することにより、塗布膜３を形成する（塗布膜形成工程）。塗布膜３の形成は、公知の塗布法により行うことができ、典型的にはスピンコート法を用いることができる。スピンコート法により塗布膜３を形成する場合には、塗布剤の溶剤量を多くし、塗布剤の粘度を低下させておくことで均一な薄膜が形成可能となる。塗布膜３の厚みは、特に制限はないが、例えば、０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲で形成することができる。

基材１は、特に制限はないが、例えば、シリコン、金属、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、その他ポリオレフィン類等の樹脂材料のほか、低膨張セラミックス等のセラミックス材料等が挙げられる。また、基材１に溶剤吸収性を持たせてもよく、この場合、例えば、多孔質シリコン、多孔質シリカ、セラミックス、ＰＤＭＳ等のポーラス構造を有する材料、紙や繊維等の溶剤を含浸可能な３次元網目構造を有する材料などを用いることができる。

塗布剤に含まれる無機材料としては、共存する溶剤が減少したときに硬質無機膜が得られる材料であればよく、例えば、シリコン等の半導体、チタン、ニッケル、コバルト、金、銀、銅、パラジウム、白金、スズ、ロジウム、インジウム、ルテニウム、亜鉛、アルミニウム、モリブデン、クロム等の金属に代表される材料、及び、それらの酸化物、窒化物を有する無機コロイドや無機ポリマーあるいは、これらのコロイド物を挙げることができる。なかでも、シリコン含有の無機ポリマーである、シロキサンポリマーを用いることが好ましい。さらに、シロキサンポリマーのうち、水素化シルセスキオキサンポリマー（ＨＳＱ）を用いることが好ましい。

塗布剤に含まれる溶剤としては、上記無機材料に応じて適宜選択することができるが、例えば、メタノール、エタノール、キシレン、トルエン、酢酸ブチル、シクロヘキサン、エチルベンゼン、イソプロピルアルコール、１−プロパノール、２−プロパノール、メトキシプロピルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセチレート等を挙げることができる。

次いで、図１（ｂ）に示すように、例えば室温で大気圧Ｐ_０下においてモールド５の凹凸のパターンが形成された表面を塗布膜３ａに接触させる（接触工程）。これにより、モールド５の基板１の表面側のパターンが、基板１上の塗布膜３ａの表面に転写される。モールド５は、少なくとも塗布膜３ａに対向する側が溶剤吸収性を有する。なお、モールド５全体が溶剤吸収性を有していてもよい。溶剤吸収性のあるモールド５としては、例えば、ポーラス構造を有する材料を用いることができ、ポーラス構造を有する樹脂が好ましく、具体的にはより具体的にはＰＤＭＳを利用するとよい。モールド５の厚みは、特に制限はないが、可撓性を有するように１００μｍ〜３０００μｍの範囲で設定すると良い。可撓性を有すると、剥離の際の応力を低減できたり、基材側の形状に対する追従性が向上できたりするからである。薄い場合は乾燥速度が上がり５０００ｕｍ以下が好ましい。機械的な強度が必要なため１００ｕｍ以上が好ましい。なお、モールド５のみならず、基材１又は基材１とモールド５の両方を溶剤吸収性のある材料とし、塗布膜３に含まれる溶剤の減少速度を速めてもよい。塗布膜３に含まれる溶剤が基材１にも吸収されることにより、塗布膜３の硬化が進む。

次いで、図１（ｃ）に示すように、室温で大気圧Ｐ_０から、Ｐ_０よりも低いＰ_１に減圧する。減圧下で、モールド５と基材１との間に塗布膜３ａを介在させた状態を保持する（硬化工程）。これにより、モールド５の溶剤吸収性の部位を通じて塗布膜３が減圧下に置かれることから、溶剤の揮発が促進され、溶剤量の減少速度を上げることができる。塗布膜に含まれる溶剤の種類にもよるが、例えば、Ｐ_１を０．２（気圧）〜０．５（気圧）とすることにより、溶剤の揮発を効果的に促進することができる。１気圧と減圧を繰り返してもよい。減圧乾燥は細管内部まで強制的に減圧されるためＰＤＭＳ内部まで乾燥が可能となる。つまり多孔質性の溶剤吸収性のある材料の表面にある塗布膜の溶剤を高速に乾燥できる。なお、減圧状態は、塗布膜３とモールド５との接触前から開始されていてもよい。

次いで、図１（ｄ）に示すように、基材１上の硬化した塗布膜３ａからモールド５を離間することにより、モールド５のパターンが塗布膜３ａ側に転写され、例えば、開口部Ｏ１が形成された塗布膜パターン３ｂを形成することができる。

通常、インプリント時に基材１とモールド５とは所定の間隔をもって配置されることから、開口部内の塗布膜は一部が残膜として残存する。

さらに、この残膜３ｂを除去したい場合には、図１（ｅ）に示すように、残膜除去のためのリアクティブイオンエッチング等によりエッチバックを行い、残膜を完全に除去することができる。さらに必要に応じて、図１（ｆ）に示すように、例えば、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３などを用いたリアクティブイオンエッチング法などにより、基材１である例えばＳｉ基板を、塗布膜パターン３ｂをマスクとして加工することで、基材１の微細加工を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮させることができる。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

１…基材、３…塗布膜、５…モールド。

Claims

溶剤吸収性を有する基材に、無機材料と溶剤とを含有する塗布剤を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜と、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有するモールドとを接触させる工程と、
室温大気圧下で前記塗布膜を前記基材と前記モールドとの間に介在させた第１の状態とし、その後、室温減圧下で、前記モールドと前記基材との間に前記塗布膜を介在させた第２の状態とし、前記第１の状態と前記第２の状態とを繰り返すことで前記溶剤を減少させて前記塗布膜を硬化させる工程と、を有することを特徴とする構造体の製造方法。
前記減圧下は、０．２気圧から０．５気圧の間である請求項１に記載の構造体の製造方法。
前記無機材料は、シロキサンポリマーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体の製造方法。
前記モールドは、ポーラス構造を有する樹脂であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
前記モールドの厚みを１００μｍから３０００μｍとすることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の構造体の製造方法。